藏北沼泽草甸凋落物对土壤碳动态的影响及其微生物学机制

Alpine swamp meadow is widely distributed in the Tibetan Plateau, which is affected by both climate change and grazing. The large changes of litterfall have important influence on soil carbon cycle in alpine swamp meadow, yet the mechanism of soil microbial regulating soil carbon dynamics is still unclear. Here we propose to use a litterfall control experiment in a northern Tibet swamp meadow and a litter-fall 13C labeling culture experiment, combining the cutting-edge techniques in the studies of soil carbon and microbiology. We will investigate the effects of altered litterfall on soil organic carbon composition, soil respiration and microbial major functional groups. The project will illustrate the relationship between microbial community composition and soil carbon formation and turnover, which could provide basic parameters and theoretical basis for accurately forecasting the response of soil carbon cycle soil to future global change in alpine swamp.

高寒沼泽草甸广泛分布于青藏高原，其凋落物输入水平受气候变化和放牧干扰的双重影响。凋落物的变化会对土壤碳循环过程产生重要影响，而其对土壤碳动态的影响过程及微生物学机制尚不明确。本项目以高寒沼泽草甸为研究对象，基于已在藏北设立的“凋落物控制实验平台”，结合13C标记培养实验，利用土壤碳和微生物研究最新技术，研究凋落物变化对土壤有机碳组成、土壤呼吸、微生物主要功能群的组成和活性的影响，量化环境和生物因子对土壤有机碳库的相对贡献，阐明微生物群落组成和土壤碳形成与转化的耦联关系，揭示凋落物影响高寒沼泽化草甸土壤碳动态的微生物学机制，为准确预测高寒沼泽草甸土壤碳循环对全球变化的响应提供基础参数，为藏北沼泽草甸的科学管理提供理论依据。

青藏高原地区的高寒草地生态系统对气候变化非常敏感和脆弱，气候变暖和放牧活动将深刻影响其土壤碳动态。本项目采用样点调查和控制实验相结合的方式，旨在阐明高寒草地凋落物对土壤碳动态的影响及其对气候变化的响应。本研究重点关注植被地上部分输入对土壤碳动态的贡献，并涉及气候变化对高寒草地土壤碳循环过程的影响。研究发现，大型食草动物降低了高寒沼泽草甸土壤有机碳含量，对高寒草原和高寒草甸无显著影响；促进了高寒沼泽生态系统呼吸，却抑制了高寒草原和高寒草甸的生态系统呼吸。同时，我们的研究结果表明，增温降低了土壤水分和Thornthwaite湿润指数(降水量-蒸散量)，且抑制植被生产力、土壤自养和异养呼吸。温度和降水变化导致的植被生产力和生态系统呼吸的相对变化与湿润指数变化呈正相关。在干旱半干旱的高寒地区，降水增加>15%可抵消2 ℃增温对高寒草原生态系统的不利影响。研究结果可为青藏高原典型高寒态系统应对未来气候变化的适应性管理提供科学依据。